(57)【要約】【課題】  被検知物の移動方向に直交する方向（長手方向）の全長にわたって被検知物の磁性体パターンを検出可能とするとともに、複数の磁気抵抗素子を千鳥状に配置した際の位置ずれ補正量の誤差の問題および感磁部と被検知物との距離の変動の問題を解消する。【解決手段】  複数の磁気抵抗素子２の感磁部２０が被検知物の移動方向Ｍに対して直交し、感磁部２０に平行な面内で２列を成すように磁気抵抗素子２を千鳥状に配置し、略直方体形状の磁石５の一面が２列を成す感磁部の平面に平行となるように各磁石を配置する。更に感磁部２０を被検知物の移動方向に見たとき、隣接する感磁部２０の端部同士が重なるとともに感磁部２０の端部が磁石５の端面の位置からはみ出すか、感磁部２０の端部が磁石５の端面位置に一致するようにそれらを配置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの表面または表面付近に感磁部を形成した複数の磁気抵抗素子を、前記感磁部の長手方向が被検知物の移動方向に対して直交し且つ該感磁部が平面内で２列をなすように千鳥状に配置し、前記磁気抵抗素子に対して磁界を印加する磁石を該磁気抵抗素子の感磁部形成面とは反対側に配置した長尺型磁気センサにおいて、
前記磁石は略直方体形状をなし、該磁石の一面が前記２列をなす感磁部の平面に平行となるように当該磁石を配置し、前記感磁部を前記被検知物の移動方向に見たとき、隣接する感磁部の端部同士が重なるとともに、感磁部の端部が前記磁石の前記被検知物の移動方向に略平行な端面の位置からはみ出ているか、該端面に略一致していることを特徴とする長尺型磁気センサ。
【請求項２】
前記磁石は複数であって、各磁石は前記感磁部の平面に平行な面内で２列をなし、前記磁石の端面の一部が互いに対向するように配置され、前記被検知物の移動方向に対して直交する向きに延びる前記２列の磁石の中心線間の距離が前記磁気抵抗素子の中心線間の距離より短いことを特徴とする請求項１に記載の長尺型磁気センサ。
【請求項３】
前記磁石は複数であって、隣接する磁石の前記端面の全体が互いに対向するように配置され、前記複数の磁石は当該磁石の前記被検知物の移動方向に対して直交する向きに延びる中心線が直線状となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の長尺型磁気センサ。
【請求項４】
前記磁石に対応して前記磁気抵抗素子が複数個配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の長尺型磁気センサ。
【請求項５】
前記磁石は前記磁気抵抗素子毎に設けていて、前記感磁部を前記被検知物の移動方向に見たとき、隣接する磁気抵抗素子の感磁部の端部が前記磁石の端面の位置に略一致していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の長尺型磁気センサ。
【請求項６】
前記磁石は複数であって、互いに隣接する磁石の前記端面の間に間隙を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の長尺型磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば紙幣などに印刷されている磁気パターンを検出する長尺型磁気センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁性インクなどで所定パターンが印刷された紙幣や証券などの被検知物の識別を行う磁気センサとして特許文献１，２が開示されている。特許文献１に開示されている長尺型磁気センサの構成を図８に示す。同図の（Ａ）はカバーを取り外した状態で感磁部側を見た平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。この例では磁気抵抗素子（ＭＲ素子）２ａ〜２ｅにそれぞれ感磁部２０を備えている。これらの磁気抵抗素子２ａ〜２ｅがケース１に配列固定されている。このような長尺型磁気センサ２００の長手方向に対して直交方向に被検知物が搬送される。
【０００３】
図９は上記磁気抵抗素子の下部の構造および磁気抵抗素子に対する印加磁界の様子を示す正面図である。但し、ここでは３つの磁気抵抗素子２ｂ〜２ｄ部分についてのみ示している。各磁気抵抗素子２ｂ〜２ｄの下部には磁気抵抗素子２ｂ〜２ｄに対して垂直方向に磁束が貫くようにそれぞれ磁石５ｂ〜５ｄを配置している。
【０００４】
図９の（Ｂ）は、この長尺型磁気センサの近傍に被検知物の磁性体（磁性インク）１０１ｃ，１０１ｃｄ，１０１ｄが位置している様子を示している。但し、これは１０１ｃ，１０１ｃｄ，１０１ｄが同時に、あるいは順次時間差をもって到来することを意味しているのではなく、それぞれ単独にこの位置に到来することがあることを意味しているだけである。このように、磁石５ｃ，５ｄによる磁界内に磁性体１０１ｃ，１０１ｃｄ，１０１ｄが介在すると、これらの磁性体部分に磁束の集中が生じると共に感磁部２０ｃ，２０ｄを貫く磁束密度が増大する。その結果、磁気抵抗素子の抵抗値が増大し、そのことによって磁性体１０１ｃ，１０１ｃｄ，１０１ｄの有無が検出される。
【０００５】
ところが、隣接する２つの感磁部２０ｃ，２０ｄの中央部に位置する磁性体１０１ｃｄに向かう磁束の多くは感磁部２０ｃ，２０ｄを通らず、その間のギャップＧｈ部分を通る。このギャップＧｈ部分を通る磁束密度の変化は感磁部２０ｃ，２０ｄによる磁気抵抗効果に影響しないため、このギャップＧｈ付近での検出レベル（検出能力）は低下する。図８の（Ｃ）はこの長尺型磁気センサの長手方向の位置に対する検出レベルの特性例を示している。
【０００６】
このような検出レベルの低下位置が存在する長尺型磁気センサは、被検知物の全面にわたって磁性体パターンの検出を要求される場合には不適当であった。そこで、特許文献２に開示されているように、磁気抵抗素子の感磁部に平行な面内で磁石および磁気抵抗素子を千鳥状に配置したものもあった。
【０００７】
図１０はその長尺型磁気センサの構成を示している。同図の（Ａ）はカバーを取り外した状態で感磁部側を見た平面図である。この例では磁気抵抗素子２ａ〜２ｇを、その感磁部に平行な面内で千鳥状となるようにケース１に配置している。また、磁石５ａ〜５ｇは磁気抵抗素子２ａ〜２ｇに対し均等に磁界を印加する必要がある。一方、磁石はその外周部よりも中央部の方がより安定して磁力を発生するものである。このことから、磁石５ａ〜５ｇは、図１０（Ａ）に示すように磁気抵抗素子２ａ〜２ｇよりも大きな長さおよび幅を有するものを用い、各々の磁石の中央部付近に磁気抵抗素子２ａ〜２ｇを配置している。
【０００８】
また、磁気抵抗素子２ａ〜２ｇは、その長手方向に対して直交方向に被検知物が搬送される。このため、磁気抵抗素子２ａ〜２ｇは、それらを被検知物の移動方向に見たとき、感磁部間にギャップが生じることなく連続的となるように配置している。
【０００９】
このように、複数の磁気抵抗素子２ａ〜２ｇと磁石５ａ〜５ｇが２つの列をなすように千鳥状に配置することによって、長尺型磁気センサの長手方向の全長にわたって略一定の検出レベルを確保できる。
【特許文献１】特許第２９２１２６２号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、図１０の（Ａ）に示したように、磁気抵抗素子をその感磁部に平行な面内で千鳥状となるように配置した長尺型磁気センサにおいては、斜め方向に隣接する２つの磁気抵抗素子毎に被検知物の移動方向にギャップＬだけの位置ずれが生じる。そのため、Ｌの位置ずれに相当する時間的なずれを補正するための信号処理やデータ処理が余分に必要となる。また、被検知物の移動速度の精度に応じて、被検知物の移動方向の磁気抵抗素子間で位置ずれ補正量に誤差が生じるので、安定した出力を得難いという問題があった。
【００１１】
また、被検知物は、長尺型磁気センサのケースに対しその上方に位置する搬送ローラ（図示せず）の回転を通じて搬送される。被検知物は、例えば紙幣に代表されるように折り曲げ等によって凹凸ができている場合があり、図１０に示した先に検出する位置である感磁部の中心線ＣＬｓｌを通過するときと後で検出する位置である感磁部の中心線ＣＬｓ２を通過するときとでは、感磁部と被検知物との間の距離が変化する可能性がある。感磁部と被検知物との距離が変化すると検出レベルは変動してしまう。そのため、搬送ローラと長尺型磁気センサとの間の適正なギャップ調整もシビアで困難なものとなる。
【００１２】
そのため、２つの列をなすように磁気抵抗素子と磁石を千鳥状に配置する際に、その２列の間隔をなるべく狭くなるように設計することが重要になるが、次に述べるような問題があった。
【００１３】
すなわち図１０の（Ｂ）に示すように、磁石５と磁気抵抗素子２の組同士の、検知物の移動方向の間隔Ｌは、磁石同士がそれらの側面で当接するため、図１０の（Ｂ）に示した以上に接近させることはできない。そのため被検知物の移動方向の磁気抵抗素子間の間隔Ｌもそれに制限を受けることになる。
【００１４】
この発明の目的は、被検知物の移動方向に直交する方向（長手方向）の全長にわたって被検知物の磁性体パターンを検出可能とするとともに、複数の磁気抵抗素子を千鳥状に配置した際の位置ずれ補正量の誤差の問題および感磁部と被検知物との距離の変化の問題を解消した長尺型磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達するために、長尺型磁気センサを次のように構成する。
（１）それぞれの表面または表面付近に感磁部を形成した複数の磁気抵抗素子を、前記感磁部の長手方向が被検知物の移動方向に対して直交し且つ該感磁部が平面内で２列をなすように千鳥状に配置し、前記磁気抵抗素子に対して磁界を印加する磁石を該磁気抵抗素子の感磁部形成面とは反対側に配置した長尺型磁気センサにおいて、前記磁石は略直方体形状をなし、該磁石の一面が前記２列をなす感磁部の平面に平行となるように当該磁石を配置し、前記感磁部を前記被検知物の移動方向に見たとき、隣接する感磁部の端部同士が重なるとともに、感磁部の端部が前記磁石の前記被検知物の移動方向に略平行な端面の位置からはみ出ているか、該端面に略一致しているように構成している。
【００１６】
（２）（１）において、磁石を複数個用い、各磁石を感磁部の平面に平行な面内で２列をなし、磁石の端面の一部が互いに対向するように配置し、被検知物の移動方向に対して直交する向きに延びる２列の磁石の中心線間距離を磁気抵抗素子の中心線間の距離より短くする。
【００１７】
（３）（１）において、磁石を複数個用い、隣接する磁石の端面の全体が互いに対向するように配置し、被検知物の移動方向に対して直交する向きに延びる磁石の中心線が直線状となるように各磁石を配置する。
【００１８】
（４）（１）〜（３）において、一つの磁石に対応して複数の磁気抵抗素子を配置する。
【００１９】
（５）（１）〜（３）において、磁石を磁気抵抗素子毎に設け、感磁部を被検知物の移動方向に見たとき、隣接する磁気抵抗素子の感磁部の端部を磁石の端面の位置に略一致させる。
【００２０】
（６）（１）〜（５）において、複数の磁石を用い、互いに隣接する磁石の端面の間に間隙を設ける。
【発明の効果】
【００２１】
（１）磁石の一面が前記２列をなす感磁部の平面に平行となるように当該磁石を配置し、前記感磁部を前記被検知物の移動方向に見たとき、隣接する感磁部の端部同士が重なるとともに、感磁部の端部が前記磁石の前記被検知物の移動方向に略平行な端面の位置からはみ出ているか、該端面に略一致しているので、検知物の移動方向に見たときに磁気抵抗素子の感磁部の重なりを維持しながらも検知物移動方向の磁気抵抗素子間の間隔Ｌを最大限に接近させることができる。
【００２２】
（２）複数の磁石の水平面が磁気抵抗素子側に向き、端面の一部が互いに対向するように配置し、それらの磁石を感磁部に平行な面内で２列を成して配置するとともに、その２列の磁石の長手方向を向く中心線間の距離が磁気抵抗素子の長手方向を向く中心線間の距離より短くしたことにより、被検知物移動方向の磁石の占有幅が狭くなり、その分、全体に小型の長尺型磁気センサが構成できる。
【００２３】
（３）前記複数の磁石の長手方向を向く中心線が直線状となるように配置することによって、長尺型磁気センサの検知物移動方向の幅を最小化できるだけでなく、それら複数の磁石をケースに配置する際に、ケースの磁石配置部の構造が簡単となり、低価格化が図れる。
【００２４】
（４）単一の磁石に複数の磁気抵抗素子を配置することによって、または複数の磁石のうち少なくとも１つの磁石に複数の磁気抵抗素子を配置することによって、磁石の数を減らすことができ、磁石を装着するケースの構造が簡単となり、磁石の組立工数も削減でき、製造コストが抑えられる。
【００２５】
（５）磁石を磁気抵抗素子毎に設け、磁気抵抗素子の感磁部を被検知物の移動方向に見たとき、磁気抵抗素子の端部を磁石の端面の位置に略一致させることにより、被検知物の移動方向に垂直な長尺型磁気センサの長手方向の寸法当たりの必要な感磁部の長さを短くでき、低コスト化が図れる。
【００２６】
（６）各磁石単体では互いに対向する２つの端面付近が中央より相対的に磁界強度が強いが、隣接する磁石の端面同士が対向している箇所では、その２つの磁石の磁界の干渉によって磁界強度が低下する。そのため、互いに隣接する磁石の端面の間に適度な間隙を設けることによって、磁石の端面付近の磁界強度の強さが上記干渉による磁界強度の低下作用により相殺されて、被検知物の移動方向に対し垂直な長手方向について、その全長に亘って略均一な磁界強度分布が得られ、長手方向の位置に対する検出レベルをより均一化できる。またこれらの複数の磁石をケースに収納する際、それぞれの磁石を収納する区画を設けて、それぞれの区画に磁石を装着することになるので、ケースに対する複数の磁石の装着位置の位置決めが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
第１の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を図１・図２を参照して説明する。
図１は長尺型磁気センサの外観斜視図であり、（Ａ）はカバーの取付途中の状態、（Ｂ）は取付状態を示している。合成樹脂製のケース１にはその上部に複数の磁気抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ・・・を取り付けている。ケース１の下部には、複数の磁気抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ・・・にそれぞれ接続した端子ピン６を突出させている。ケース１の両側部には長手方向に沿って爪部係合溝３を設けている。
【００２８】
金属製のカバー４には、ケースの爪部係合溝３に係合するカバー固定爪部を設けていて、両者の係合状態で長手方向にスライドさせることによって、図１の（Ｂ）に示すようにケース１の上部にカバー４を覆う。被検知物１００は図中矢印で示すように長尺型磁気センサ２００の長手方向に直交する向きに搬送される。
なお、ケース４には回路基板に対して電気的にアース接続するためのカバー端子１１を設けている。
【００２９】
図２は、図１に示した長尺型磁気センサの内部の構成を示す図であり、（Ａ）は上記カバー４を取り除いた状態での平面図、（Ｂ）は同方向から見た磁石のみを示している。（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ部分の断面図である。
【００３０】
（Ａ）に示すように、感磁部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，・・・（以下、単に「感磁部２０」という。）は、被検知物の移動方向Ｍに対して直交する方向を長手方向として磁気抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ・・・（以下、単に「磁気抵抗素子２」と言う。）の表面または表面付近に形成している。被検知物は感磁部２０の長手方向に直交する方向に移動することになる。ただし、図１に示した被検知物１００が紙幣などの紙葉類である場合、それが長尺型磁気センサ２００の長手方向に対して常に厳密に直交する向きに搬送されるとは限らず、多少のスキューをもって搬送される場合がある。感磁部２０ａ，２０ｃからなる列と感磁部２０ｂ，２０ｄからなる列は、同一平面内に各々直線状となるよう配置している。（Ａ）に示す中心線ＣＬｓ１，ＣＬｓ２は、各々の列の感磁部の、被検知物移動方向に対して直交する向きに延びる直線を示している。
【００３１】
また、（Ｃ）に示すように、磁気抵抗素子２はケース１の上部に、磁石５ａ，５ｂ，５ｃ，・・・（以下、単に「磁石５」と言う。）はケース１の下部にそれぞれ取り付けて、磁石５を磁気抵抗素子２の感磁部２０とは反対側に配置している。磁石５ａ，５ｃと磁石５ｂ，５ｄは、（Ｂ）に示すように被検知物の移動方向と直交する方向から見た場合、各々直線状に列を成すように配置している。その各々の磁石５に磁気抵抗素子２を１つずつ配置している。また（Ａ）に示す中心線ＣＬｓ１とＣＬｓ２は、磁石５の、被検知物移動方向に対して直交する向きに延びる直線とも一致している。また、磁石５はそれぞれ直方体形状を成し、それぞれの一面が感磁部２０の平面に平行となるようにケース１内に配置している。また、この例では、上記一面に対して垂直で、被検知物の移動方向に平行である側の端面の一部が隣接する磁石同士で互いに対向するように配置している。図２の（Ｂ）では、その重なる部分をｗで示している。
【００３２】
この実施形態では、磁石５の長手方向の長さよりも長い磁気抵抗素子２を用い、その結果、感磁部２０の端部Ｐは磁石５の端面の位置からはみ出すように配置されている。このため、磁石５を端面同士を対向させるように一列に配置することができる。すなわち、磁石５の被検知物移動方向（幅方向）の寸法に制限されずに、２列を成す磁気抵抗素子２の被検知物移動方向の幅Ｌを十分に狭めることができる。
【００３３】
図３は第２の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図であり、（Ａ）はカバーを取り除いた状態での磁気抵抗素子側から見た平面図、（Ｂ）は同方向から見た磁石のみを示している。図２に示した例では、各磁石５の被検知物移動方向に対して直交する向きに延びる中心線と、各磁気抵抗素子２の被検知物移動方向に対して直交する向きに延びる中心線が一致するように磁石５と磁気抵抗素子２とを配置していた。これに対し、この図３の磁石５は図２のそれよりも幅を短くした小型のものを用いているため、必然的に両者の中心線は一致せず、磁気抵抗素子２の中心線ＣＬｓｌ，ＣＬｓ２は磁石５の中心線ＣＬｍｌ，ＣＬｍ２より外側となっている。言いかえれば、磁気抵抗素子２の中心線の間隔Ｌｓよりも磁石５の中心線の間隔Ｌｍの方が短くなっている。この構造においては、図２よりもケースｌの被検知物移動方向の幅Ｌｃを小さくすることができる。
【００３４】
図４は第３の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図であり、カバーを取り外した状態で磁気抵抗素子側から見た平面図である。この例では、各磁石５を、それらの端面の全面が互いに対向するように配置し、各磁石の中心線が直線状となるように配置している。この構造においても、図２に示した例より長尺型磁気センサの被検知物移動方向の幅Ｌｃを小さくできる。
【００３５】
またこの例では、ケース１に対する磁石５の収納部が直線状を成し、構造が単純となるため、ケース１の製造コストが削減できるという効果がある。
【００３６】
図５は第４の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図であり、カバーを取り除いた状態での磁気抵抗素子側から見た平面図である。この例では２つの磁気抵抗素子毎に１つの磁石５を対応させている。すなわち磁石５ａｂは磁気抵抗素子２ａ，２ｂに対して紙面に垂直方向に磁界を印加する。同様に磁石５ｃｄは２つの磁気抵抗素子２ｃ，２ｄに対して紙面に垂直方向に磁界を印加する。
【００３７】
このように複数の磁気抵抗素子に対応して磁石を配置することによって部品点数が削減でき、部品コストおよび組立コストが削減できる。
【００３８】
なお、２つの磁気抵抗素子に限らず、３つまたはそれ以上の複数の磁気抵抗素子毎に対応して磁石を配置してもよく、更に全ての磁気抵抗素子に対して単一の磁石によって磁界を印加するようにしてもよい。
【００３９】
図６は第５の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図であり、カバーを取り除いた状態での磁気抵抗素子側を見た平面図である。第１〜第４の実施形態では、各磁気抵抗素子２に形成した感磁部２０の端部Ｐは磁石５の端面からはみ出すように配置していた。それとは異なり、この第５の実施形態では、各磁気抵抗素子２に形成した感磁部２０の両端を磁石５の端面の位置に略一致させている。
【００４０】
この構造においても、被検知物の移動方向から見た時の感磁部の連続性は保たれており、検出レベルが低下する箇所はない。
【００４１】
図７は第６の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図である。
この例では、各磁石５の互いに隣接する端面同士の間に間隙Ｇを設けている。隣接する磁石５の端面同士が対向している箇所では、その２つの磁石の磁界の干渉によって磁界強度が低下するが、もともと各磁石単体では互いに対向する２つの端面付近が中央に比べて磁界強度が強いので、このような構造により上記磁界強度の低下を補償できる。したがって適度な間隙を設けることによって、被検知物移動方向に対し垂直な長手方向について、その全長に亘って略均一な磁界強度分布が得られ、長手方向の位置に対する検出レベルをより均一化できる。また、これらの複数の磁石をケースに収納する際、それぞれの磁石を収納する区画を設けて、それぞれの区画に磁石を装着することになるので、ケースに対する複数の磁石の装着位置の位置決めが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態に係る長尺型磁気センサの外観斜視図
【図２】同長尺型磁気センサの複数の磁気抵抗素子と複数の磁石との位置関係を示す平面図および断面図
【図３】第２の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図
【図４】第３の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図
【図５】第４の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図
【図６】第５の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図
【図７】第６の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を示す図
【図８】特許文献１に開示されている長尺型磁気センサの構成と、位置による検出レベルの変動を示す図
【図９】同長尺型磁気センサの磁束密度分布の例を示す図
【図１０】特許文献２に開示されている長尺型磁気センサの構成を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１−ケース
２−磁気抵抗素子
３−爪部係合溝
４−カバー
５−磁石
６−端子ピン
１１−カバー端子
２０−感磁部
１００−被検知物
１０１−磁性体（磁性インク）
２００−長尺型磁気センサ
ＣＬｓ−磁気抵抗素子の中心線
Ｌ−被検知物移動方向の磁気抵抗素子間の間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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